摘要：为提高圆柱壳结构在轴向冲击载荷下的力学响应,设计了多层层合多孔圆柱壳结构,通过改变层合方式以及孔单元数目研究其力学行为。通过准静态压缩实验验证有限元分析的有效性,使用有限元模拟方法研究了结构在轴向冲击载荷下的变形模式和吸能特性。从层合多孔圆柱壳的压缩力-位移曲线得到总吸能、峰值压缩力和平均压缩力等指标。对比不同模型之间的吸能和压缩力特性,结果表明:改变层合方式对圆柱壳吸能效果影响较显著,增加孔单元数目对多孔圆柱壳吸能效果影响较小。对比正、负泊松比两种多孔圆柱壳,同等质量内凹圆柱壳总吸能较六边圆柱壳平均提高了17%。

摘要：选择柔性热塑性聚氨酯(TPU)为原料制备实验试样。基于面心立方层级结构,改变结构的直梁样式、间距,并将蜂窝结构层引入结构中,通过实验和有限元分析,研究层级结构在准静态加载下的变形模式和吸能特性。实验结果与有限元分析得到的载荷-位移曲线吻合较好。结果表明:与初始面心立方层级结构相比,增大直梁的振幅,调整直梁间距为2 mm,即增加塑性铰个数时,又或将蜂窝结构层引入层级结构,可以大幅提高层级结构的能量吸收性能;减小间距、增多塑性铰数目对改善层级结构吸能能力的效果最优;D-1构型与M-1构型相比,比吸能提高了46%;调整塑性铰位置时,层级结构会发生屈曲,不利于层级结构的能量吸收;与M-1构型相比,D-2和D-3构型的比吸能分别降低了27%和34%。

摘要：模块化多孔结构相较于传统一体式结构能够更加灵活地满足装配需求,研究其变形模式和吸能特性,可为多孔结构在工程中的应用提供新思路。选用具有正泊松比效应的正六边形和具有负泊松比效应的内凹形作为模块化多孔结构的填充单元,共设计了8种结构,并进行了准静态压缩实验。实验结果与有限元模拟计算结果吻合良好。研究发现:不同填充方式的结构具有不同的变形模式,其中正六边形填充表现出明显的剪切破坏带,交替填充能较好地保持单元的初始形状;2层填充多孔结构的压缩力峰值均大于3层填充结构,2层结构的比吸能也大于对应的3层填充结构;正六边形填充结构的总吸能、平均压缩力和比吸能在4种填充方式中均最小;内凹形填充结构的总吸能和平均压缩力均最大,且其比吸能保持在稳定且较高的水平。

摘要：将多胞壁蜂窝结构引入加筋板设计中。基于三点弯曲实验的承载方式,将蜂窝胞元的壁厚与孔隙率设计为梯度形式。实验试件采用3D打印机制备,基材为聚乳酸。通过实验测试与有限元分析,研究了梯度形式、胞元方向及承载位置对结构承载性能的影响,并基于结果对加筋层进行了优化设计。结果表明:采取壁厚梯度形式、胞元竖直方向以及使压头轴线靠近水平方向均可提升结构承载性能,优化加筋层后能显著提升材料的利用率。此外,不同压头位置下试件的破坏模式不同。

摘要：面向交通运输一流学科和相关新工科专业建设,从实验理论教学、实验平台建设、高水平实验师资队伍培育以及实验管理保障建设等方面进行改革,提出了与之相适应的"泛理工基础学科实验教学体系"设计思路,探索了基于"新工科"理念深化基础学科实验教学改革的新路。

摘要：轻量化多孔工字梁在外部荷载作用下具有优异的能量吸收特性。提出用胞元腹板代替实心腹板设计胞元腹板工字梁结构,基于方胞元、蜂窝胞元、内凹胞元和圆胞元4种胞元类型与方形、蜂窝、内凹和圆形4种腹板开孔孔型进行组合并设计构型。通过实验和有限元分析研究不同胞元类型和腹板开孔类型对工字梁压缩性能和能量吸收性能的影响。结果表明:胞元类型和腹板开孔类型对工字梁的压缩性能具有显著影响,方胞元工字梁的极限承载力最高,蜂窝胞元工字梁的吸能性能最好,而圆胞元工字梁的承载力和吸能性能较差,负泊松比胞元会使薄壁工字梁的失稳变形模式发生明显改变,内凹胞元能有效抑制工字梁发生向腹板两侧错位挤压失稳的趋势。

摘要：基于有限元仿真和准静态三点弯曲实验研究了预制裂纹参数和相对密度对平面多孔结构板裂纹扩展的影响规律。考虑预制裂纹尺寸、数量、倾角和位置以及多孔结构板的相对密度,共设计9组模型;利用有限元仿真软件获得模型弹塑性阶段的应力图及载荷-位移曲线并进行分析,提出相应规律;同时采用3D打印机熔融丝制备多孔结构模型,利用微机控制电子万能试验机完成三点弯曲实验,并与有限元仿真结果进行拟合分析,验证结论的正确性。结果表明:预制裂纹的尺寸越大、数量越多,则模型抑制裂纹萌生和扩展的能力越强;多孔结构的相对密度对不同的单元形状及单元取向模型抑制裂纹萌生及扩展的影响不同。

摘要：增材制造技术经过10余年的快速发展,已经在工业制造、结构设计、产品研发和高等教育等领域逐渐发挥重要作用,为高校培养创新型和研究型实验人才提供了有力的支撑,而如何将前沿技术应用于人才培养也始终是高校的关注点。本文总结了国内有关高校利用增材制造技术对本科生实验能力提升的探索,结合长安大学力学专业人才创新实验能力培养模式,分析了增材制造技术在创新实验教学中发挥的积极作用,为探索将现代加工制造技术应用于高校工科专业人才创新实践教学提供了思路。